非線性PID控制器在直線電機(jī)同步傳動(dòng)中的應(yīng)用.pdf

1、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文摘要本文以國(guó)家自然利一學(xué)基金資助項(xiàng)目《直線伺服雙位置環(huán)動(dòng)態(tài)精密同步進(jìn)給理論和實(shí)現(xiàn)方法研究(NO.50075057)》為背景，將非線性PID控制理論應(yīng)用于電機(jī)的同步控制當(dāng)中，給出了非線性PID控制器的設(shè)計(jì)方法，并且與傳統(tǒng)線性PID控制下的控制系統(tǒng)做了比較，驗(yàn)證了該方法的有效性。由于永磁直線同步電動(dòng)機(jī)消除了旋轉(zhuǎn)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)鏈的影響，且具有電磁推力強(qiáng)度高、損耗低、電氣時(shí)間常數(shù)小、響應(yīng)快等特點(diǎn)，使其

2、在高精度、微進(jìn)給伺服系統(tǒng)中成為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇之一。本項(xiàng)目首次提出了在諸如龍門(mén)移動(dòng)式銳銑床等涉及高精度同步進(jìn)給技術(shù)的現(xiàn)代加工設(shè)備中，采用水磁直線同步電機(jī)作為同步進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)元件，以發(fā)揮其高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)同步進(jìn)給。木文的創(chuàng)新之處在于，將傳統(tǒng)的固定增益的PID控制器用非線性PID控制器來(lái)代替，并在此基礎(chǔ)上，就一般控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，分析了在不同響應(yīng)時(shí)間階段〕丁D的三個(gè)增益調(diào)節(jié)參數(shù)的理想變化情況，并根據(jù)這些理想變化，分別給出了

3、比例、積分、微分增益參數(shù)的一種連續(xù)的非線性擬和函數(shù)。在分析雙位置環(huán)時(shí)，仔細(xì)考慮了能使系統(tǒng)Irl能變壞的各種因素，如系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及控制出入能量的大小等等。針對(duì)非線性控制器設(shè)計(jì)參數(shù)較多這個(gè)問(wèn)題，本文將參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一種優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，借助于習(xí)優(yōu)方法中最為有效的遺傳算法，11]以比較萬(wàn)便的找出符合設(shè)計(jì)要求的一組調(diào)節(jié)參數(shù)，來(lái)解決模型攝動(dòng)和參數(shù)不確定性給系統(tǒng)帶來(lái)的擾動(dòng)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及魯棒性。所提出的控制力一案有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，既保證了閉

4、環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速的跟隨性能，又抑制了模型攝動(dòng)及外部干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，保ill了系統(tǒng)的魯棒性能。由于非線性函數(shù)的變化特性基本符合參數(shù)的理想變化過(guò)程，因此非線性P丁D控制器能夠克服超調(diào)量和快速性乙問(wèn)的矛盾，達(dá)到改善控制效果的目的。對(duì)應(yīng)用了非線性PID控制器的系統(tǒng)的數(shù)字仿真也驗(yàn)證了所提方案是行之有效的。關(guān)鍵詞:非線性PID控制器同步傳動(dòng)直線電機(jī)沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文trackingperformanceofthe